学内研究所等 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2020年

  -

  2022年

  理工学術院総合研究所   兼任研究員

学位 【 表示 ／ 非表示 】

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• Delft University of Technology   Ph.D.

経歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2016年04月

  -

  継続中

  東京工業大学大学院   環境・社会理工学院 融合理工学系 原子核工学コース   特定教授

• 2014年07月

  -

  継続中

  一般財団法人 電力中央研究所   原子力技術研究所   副研究参事

• 2015年11月

  -

  2016年03月

  東京工業大学大学院   原子核工学専攻   連携教授

• 2006年

  -

  2008年

  (財)電力中央研究所   原子力技術研究所   主任研究員

所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

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• 　

  　

  　

  日本原子力学会

• 　

  　

  　

  日本混相流学会

• 　

  　

  　

  日本伝熱学会

• 　

  　

  　

  日本機械学会

研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

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• 分析化学

• エネルギー化学

• 無機材料、物性

• 複合材料、界面

• 流体工学

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研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

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• 放射線誘起表面活性

• 放射線

• 海洋工学

• 放射線,X線,粒子線

• 船舶・海洋構造物

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

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• Validation of droplet-generation performance of a newly developed microfluidic device with a three-dimensional structure

  Yoshito Nozaki, Dong Hyun Yoon, Masahiro Furuya, Hiroyuki Fujita, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji

  Sensors and Actuators A: Physical   331   112917 - 112917  2021年11月

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  We fabricated a microfluidic device with a three-dimensional (3D) structure and verified its droplet-generation performance for the stable production of droplets of around 10 μm in size. We compared the performance of the 3D device with that of conventional simple T-junction and cross-junction structures. The continuous phase sheared the dispersed phase into droplets from eight directions in the 3D device, compared with only one direction in the T-junction device and two in the cross-junction device. Droplets were produced efficiently over a wide range of fluid properties and flow conditions with the 3D device, unlike with the two conventional planar devices. Fluidic experiments were conducted using mineral oil with a surfactant as the continuous phase, deionized (DI) water as the dispersed phase, and DI water with glycerin to change the viscosity of the dispersed phase. The minimum droplet length was 47.2 μm in the T-junction device, 39.0 μm in the cross-junction device, and 22.4 μm in the 3D device when using a water and glycerin mixture with a viscosity of 9.0 mPa·s. Compared with the conventional devices, smaller droplets were produced using our 3D device, indicating that it has excellent droplet-generation performance.

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• Measurement of forced convection subcooled boiling flow and rod surface temperature distribution

  Atsushi Ui, Masahiro Furuya, Takahiro Arai, Kenetsu Shirakawa

  Nuclear Engineering and Design   381  2021年09月

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  In order to obtain high-resolution data for modelling of boiling two-phase flow and its validation, we designed and constructed a test loop with a vertical annulus flow path and conducted subcooled boiling experiments to investigate subcooled bubble incipience and its development process under atmospheric condition. Three kinds of the state-of-the art measurement techniques were applied to quantify key parameters such as radial and vertical distributions of void fraction, bubble velocity, interfacial area concentration (IAC), Sauter mean diameters, high-resolution temperature distribution on rod surface, bubble transport behavior, and turbulent velocity components as well as onset of nucleate boiling (ONB), and onset of significant void (OSV).

  DOI

• Study on improvement for the prediction accuracy of natural circulation flow rate by investigating void fraction correlation

  Shunsuke Yoshimura, Takuma Yamaguchi, Keisuke Ino, Masahiro Furuya, Shinichi Morooka

  Nuclear Engineering and Design   380  2021年08月

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  Natural circulation is a key technology for developing the molten core cooling system without an external power source from the lessons of the severe accident at Fukushima-Daiichi Nuclear Power Station. This study is devoted to quantify the void fraction which is an important parameter for the driving force of natural circulation flow, and to evaluate the effect of the void fraction correlation on the prediction accuracy of the natural circulation flow rate. Test was conducted at atmospheric pressure and room temperature, using the upward air–water two phase flow. Vertical tubes with an inner diameter of 36 and 25 mm were used as the test section. The void fraction was measured by three different methods: quick-closing valve method, pressure drop method, and conductive void-probe method. The following conclusions are obtained from this study: (1) The data of the natural circulation flow rate, void fraction and pressure drop for the upward air–water two phase flow at atmospheric pressure and room temperature were obtained to develop and verify the new model. (2) By improving the void correlation, it was found that the prediction accuracy of the natural circulation flow rate could be improved by about 10% to 5%, that is, the prediction error can be halved in the range of this study. (3) The natural circulation flow rate for 25 mm test section was saturated with increasing the air flow rate at higher air flow condition. The model cannot predict this tendency. From the point of design of the actual molten core cooling system, the model improvements in this region are necessary in the future.

  DOI

• Efficient Generation of Microdroplets Using Tail Breakup Induced with Multi-Branch Channels

  Daiki Tanaka, Satsuki Kajiya, Seito Shijo, Dong Hyun Yoon, Masahiro Furuya, Yoshito Nozaki, Hiroyuki Fujita, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji

  Molecules   26 ( 12 ) 3707 - 3707  2021年06月

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  In recent years, research on the application of microdroplets in the fields of biotechnology and chemistry has made remarkable progress, but the technology for the stable generation of single-micrometer-scale microdroplets has not yet been established. In this paper, we developed an efficient and stable single-micrometer-scale droplet generation device based on the fragmentation of droplet tails, called "tail thread mode", that appears under moderate flow conditions. This method can efficiently encapsulate microbeads that mimic cells and chemical products in passively generated single-micrometer-scale microdroplets. The device has a simple 2D structure; a T-junction is used for droplet generation; and in the downstream, multi-branch channels are designed for droplet deformation into the tail. Several 1-2 mu m droplets were successfully produced by the tail's fragmentation; this continuous splitting was induced by the branch channels. We examined a wide range of experimental conditions and found the optimal flow rate condition can be reduced to one-tenth compared to the conventional tip-streaming method. A mold was fabricated by simple soft lithography, and a polydimethylsiloxane (PDMS) device was fabricated using the mold. Based on the 15 patterns of experimental conditions and the results, the key factors for the generation of microdroplets in this device were examined. In the most efficient condition, 61.1% of the total droplets generated were smaller than 2 mu m.

  DOI

• Evaluation of structural effect of BWR spacers on droplet flow dynamics

  Riichiro Okawa, Masahiro Furuya, Takahiro Arai, Tsugumasa Iiyama

  Nuclear Engineering and Design   377  2021年06月

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  We have established an experimental system to visualize a droplet flow in a simulated BWR fuel sub-channel optically and measure the diameter and velocity of droplet after passing through a spacer. For representative spacers of ferrule and grid type, an effect of them on downstream droplets was evaluated with the experimental system. When a ferrule type spacer was simulated and implemented in both the center and side sub-channel, the vertical velocity of droplets got faster especially in the range of small diameter compared to the case of no spacer. When a grid type spacer was simulated and implemented in the center sub-channel especially, a large dispersion of vertical velocity of droplets occurred especially in the range of small diameter compared to the case of no spacer. By a computational fluid dynamics analysis for gas phase flow to drive the droplets in the sub-channel, it was confirmed qualitatively that the characteristics of droplet behavior observed in this experiment were dependent on the structure and geometry of spacer and sub-channel. Furthermore, it was revealed that a relation between a droplet diameter and velocity can be organized with a non-dimensional function derived from a momentum equation of particle in driving fluid and its drag coefficient has linear correlation with a gas Froude number.

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Misc 【 表示 ／ 非表示 】

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• Multi-Physicsモデリングによる福島2・3号機ペデスタル燃料デブリ深さ方向の性状同定(6)全体概要と3号機ペデスタルのデブリ臨界性の試評価

  山路哲史, 岸本和真, LI Xin, 古谷正裕, 佐藤一憲, 間所寛, 大石佑治

  日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)   2021  2021年

  J-GLOBAL

• TRACEコードを用いた部分出力上昇5×5バンドル流路の過渡沸騰解析

  大川理一郎, 古谷正裕, 新井崇洋, 飯山継正, 白川健悦

  日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)   2021  2021年

  J-GLOBAL

• 5x5バンドル内の飽和プール沸騰における熱出力振動下のボイド率変動

  植田翔多, 新井崇洋, 宇井淳, 古谷正裕, 大川理一郎, 白川健悦

  日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)   2021  2021年

  J-GLOBAL

• 高導電率溶液の濃度分布計測手法の開発

  飯山継正, 古谷正裕, 新井崇洋

  日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)   2021  2021年

  J-GLOBAL

• 燃料集合体内冷却水の気液二相流の挙動解明に向けた研究開発(9)軸方向発熱分布を模擬した5×5バンドル内ボイド率分布

  新井崇洋, 宇井淳, 古谷正裕, 大川理一郎, 白川健悦

  日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)   2021  2021年

  J-GLOBAL

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産業財産権 【 表示 ／ 非表示 】

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• ガス中粒子の捕集方法、並びに、ガス中粒子捕集ノズル,スクラバ,及びベント装置

  特許第6760695号

  金井 大造, 古谷 正裕

  特許権

  J-GLOBAL

• 温度センサ及び温度測定方法

  特許第6624610号

  滝口 広樹, 古谷 正裕

  特許権

  J-GLOBAL

• 事故対策方法、原子力プラント及び放射線遮蔽方法

  神田 憲一, 阿部 数馬, 中村 康一, 宇井 淳, 西村 聡, 古谷 正裕, 西 義久

  特許権

  J-GLOBAL

• 事故対策方法、原子力プラント及び放射線遮蔽方法

  神田 憲一, 阿部 数馬, 中村 康一, 宇井 淳, 西村 聡, 古谷 正裕, 西 義久

  特許権

  J-GLOBAL

• 格子状計測装置

  滝口 広樹, 古谷 正裕

  特許権

  J-GLOBAL

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

• 伝熱面微細構の三次元多孔質造形と表面改質技術による冷却限界の飛躍的向上

  基盤研究(C)

  研究期間:

  2021年04月

  -

  2024年03月

   

  古谷 正裕

• 三次元マイクロ流体デバイスを応用した多重微小界面の構築と機能性化学反応への応 用

  基盤研究(A)

  研究期間:

  2020年04月

  -

  2023年03月

   

  庄子 習一, 水野 潤, 関口 哲志, 秋津 貴城, 古谷 正裕

• 放射線誘起表面活性による船舶・海洋構造物の耐食材防食技術開発に関する研究

  基盤研究(B)

  研究期間:

  2007年

  -

  2008年

   

  賞雅 寛而, 波津久 達也, 石丸 隆, 元田 慎一, 古谷 正裕, 石丸 隆, 元田 慎一, 古谷 正裕

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  これまでの一連の科研研究で、主に原子炉プラントの防食技術として検討されている放射線誘起表面活性防食技術の船舶・海洋構造物への応用が調べられてきている. 本研究においては、種々の酸化被膜を用いた場合のこの効果の特性及び現象メカニズムを明らかにし、実海水中における効果の確認を行った. 以上の実験結果に鑑み、この耐食材すきま腐食抑制技術の船舶・海洋構造物への実用化の可能性が非常に高いことを示した.

• 放射線誘起表面活性(RISA)による船舶・海洋構造物の防食技術開発の関する研究

  基盤研究(B)

  研究期間:

  2005年

  -

  2006年

   

  賞雅 寛而, 石丸 隆, 元田 慎一, 波津久 達也, 古谷 正裕

  　概要を見る

  本基盤研究では、船舶及び海洋構造物を対象とした防食、特にSUS304ステンレス材料のすきま腐食の防止に必要な放射線誘起表面活性(RISA)のメカニズムの解明、すきま腐食に対する適切な皮膜の基礎開発及び、人工海水中のRISAの効果の確認を行い、以下の結果を得た。
  1)試験片に小型密封放射線源^<60>Coを密着させ、その裏面から照射されるγ線を利用した実験により、ステンレス鋼の不動態皮膜をより強固にすることで局部腐食の発生を抑制し、RISA防食法が放射線照射施設外においても応用できることがわかった。
  2)放射化試験片自らが発するγ線を利用した実験により、中・強放射化試験片では安定した不動態皮膜を保ち、厳しい腐食環境下でも耐食性が維持できることがわかった。
  3)腐食電位の卑化は密封放射線源の有無に対応しており、微弱放射線環境においてもRISA効果によりすきま腐食の抑制効果が得られる。
  4)SUS304鋼の腐食電位をカソード防食電位まで卑化させずとも、不動態皮膜を保持し、すきま腐食を防止することを確認した。
  5)放射化試験片自らが発する放射線を利用した実験により、66μGy/h以上の照射積算線量で安定した不動態皮膜を保ち、厳しい腐食環境下でも耐食性が維持できることを確認した。
  6)試験片の照射積算線量を変化させた場合、その積算線量の増加により防食効果が増大することを確認した。
  これまで防食亜鉛や防食塗料などの鉄鋼構造物腐食防止法の多くはいずれも海外先進国によって開発されており、船舶・海洋構造物の腐食制御技術は国外技術に依存しているが、この新しい船舶・海洋構造物の腐食制御方法は、エネルギー環境技術として、我が国の技術水準を向上させ世界に貢献する重要な手段になると期待される。

• 放射線誘起表面活性現象を利用した原子炉内構造物防食特性改善

  基盤研究(B)

  研究期間:

  2003年

  -

  2004年

   

  賞雅 寛而, 元田 慎一, 波津久 達也, 植松 進, 岡本 孝司, 古谷 正裕

  　概要を見る

  本基盤研究では、原子炉防食、特にステンレス材料の応力腐食割れ防止に必要な放射線誘起表面活性メカニズムの解明及び適切な酸化皮膜の基礎開発を行った。ここで例えば、BWR一次冷却水(炉水)環境では、放射線分解により生成される溶存酸素が炉水内に一定量あるために、腐食反応を支えるカソード反応は溶存酸素還元反応となり、この還元反応と金属溶解反応としてのアノード反応から定常腐食電位が決定されている。炉内構造物表面の酸化金属被膜(SUS、ジルカロイなど)がγ線と反応して、放射線誘起表面活性が生じることにより、新たなアノード反応として低電位で進行するので、通常のカソード防食と同様に、腐食電位を低下でき、また原子炉安全上大きな課題となっている応力腐食割れを抑制することになる。このような技術は特に原子炉高経年化使用において、また近年社会的問題になった原子炉構造物のひび割れ防止に重要な開発を急ぐ必要のある技術であり、本基盤研究成果の寄与は非常に大きい。平成16年度は、RISAによる防食効果を確認し、原子炉内防食実用化の第一段階をクリアすることができた。防食技術の開発では、ジルコニアを溶射したステンレス鋼を高温高圧環境下でγ線照射することにより、腐食電位は-600mV vs. SHE程度まで低下することが確認された。また現時点では、RISA防食被膜としてジルコニア溶射材が最も有望であることが確認できた。さらにRI線源を使用した微弱放射線実験においても、防食効果が確認できた。
  本研究においては、世界で初めて確認された放射線誘起表面活性(RISA)による防食(平成14年度萌芽研究)を元に、原子炉内防食実用化の基礎研究を展開し、RISA防食が非常に有効な原子炉技術であることを確認した。
  これまで原子炉内腐食防止方法の多くは、近年導入された貴金属注入法を初めとしていずれも海外先進国によって開発されており、本国の原子炉技術はそれらの国外技術に依存しているが、この新しい原子炉内の構造物腐食防止方法は、エネルギー環境技術として我が国の技術水準を向上させ、また世界に貢献できる重要な手段になると期待される。

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現在担当している科目 【 表示 ／ 非表示 】

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• エネルギー・ネクストシステム・デバイス特論

  大学院基幹理工学研究科

  2021年   春学期

• エネルギー・ネクストシステム・デバイス特論

  大学院創造理工学研究科

  2021年   春学期

• 修士論文（共同原子力専攻）

  大学院先進理工学研究科

  2021年   通年

• エネルギー・ネクストシステム・デバイス特論

  大学院先進理工学研究科

  2021年   春学期

• 原子炉実習

  大学院先進理工学研究科

  2021年   集中（春・秋学期）

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